[發明專利]激光成像雷達目標回波信號模擬方法及模擬器

有效

• 申請號: 201810253301.3
• 申請日: 2018-03-26
• 公開（公告）號: CN108519590B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 李卓;高彥澤;王欣;楊蘇輝;李炎炎;時慶峰;周朗
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01S7/497
• 分類號: G01S7/497;G01S17/89
• 代理公司: 北京正陽理工知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 毛燕

本發明公開的激光成像雷達目標回波信號模擬方法及模擬器，屬于光電信息技術領域。本發明激光脈沖接收裝裝置把同步激光脈沖轉換為同步信號和初始激光脈沖；根據目標軌跡數據生成控制指令，在同步信號觸發下生成一系列延時差值相同的步進延時信號，分別代表一系列等延時面；激光脈沖延時空間重構裝置把步進延時信號在空間上分配到各自的等延時平面上，形成空間二維延時信號陣列；投影光學系統把二維延時信號投影到被試激光雷達接收鏡頭的入瞳處，實現回波信號模擬。本發明能夠解決現有目標回波信號模擬技術方案中不同工作波長不能通用、光學回波通道數量少、距離分辨率差、存在不定延時等問題，主要應用于激光成像雷達制導武器半實物仿真系統。

技術領域

本發明涉及一種激光成像雷達目標回波信號模擬方法及模擬器，主要應用于激光成像雷達制導武器半實物仿真系統，屬于光電信息技術領域。

背景技術

激光技術的出現和應用，推動了激光成像雷達技術的發展。自1960年第一臺紅寶石激光器問世以來，科研人員就提出了激光雷達的設想,半個世紀以來，激光雷達技術從簡單的激光測距系統發展為具有激光跟蹤、激光測速、激光成像等多種功能的復雜激光雷達系統。按照目標信息獲取方式，直接探測激光雷達可以分為單點測距式激光雷達、線陣成像激光雷達和面陣成像激光雷達。被廣泛應用在軍事、民用、遙感等領域。

激光成像雷達目標回波信號模擬器是激光成像雷達制導武器半實物仿真系統中的關鍵部件。激光成像雷達目標回波信號模擬器在實驗室條件下為被試激光成像雷達提供物理的、實時的光學回波信號。

目前國內外有關激光回波信號模擬的技術方案，主要有直接電信號注入方案、光信號投影方案和光學MEMS微鏡陣列方案。直接電信號注入方案將生成的回波電信號直接注入到被試激光成像雷達的信號處理系統，這種方案不輸出光學回波，因而不能測試光電探測系統的性能。光信號投影方案將光學回波信號投影到接收光學系統的入瞳處，該方案目前的回波生成通道數量較少，只能通過掃描方式實現大陣列規模的二維面陣回波信號的生成，系統的復雜度高，實時性差。光學MEMS微鏡陣列方案的原理與光信號投影相似，它采用垂直腔面發射激光器(VCSEL)陣列作為光源，以MEMS微鏡陣列作為圖像投影器，該方案降低了成本和體積，然而這種方式目前只是停留在概念設計和分析階段。上述三種方案系統中都包含信號源，存在信號源響應時間的不確定性，限制了系統的應用。因此我們提出一種直接利用激光雷達發射激光脈沖的方案，不引入額外的激光源，直接對激光雷達發射機光脈沖進行延時。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有激光成像雷達目標回波信號模擬技術方案中不同工作波長不能通用、光學回波通道數量少、距離分辨率差、存在不定延時等問題，提供一種激光成像雷達目標回波信號模擬方法及模擬器。

本發明的目的是通過下述技術方案實現的：

本發明公開的激光成像雷達目標回波信號模擬方法，包括如下步驟：

步驟一：建立激光雷達探測場景的數字三維模型，生成激光回波信號延時矩陣。以視點和激光雷達接收光學系統的最遠面視場的中心點形成軸線，定義為Z坐標軸，視點位于坐標原點(0,0,0)，激光雷達接收光學系統的最遠面視場的中心點位于(0,0,D_max)，其中D_max表示激光雷達最遠探測距離，激光雷達接收光學系統的最遠面視場的含義是指在激光雷達最遠探測距離上，由激光雷達接收光學系統的角視場決定的矩形區域。激光雷達接收光學系統的角視場為α×β，其中α為X方向角視場，β為Y方向角視場，則激光雷達接收光學系統的最遠面視場在X方向和Y方向的寬度分別為：

激光雷達接收光學系統的最遠面視場的四個頂點坐標分別為：